Dimensionamento Preliminar da Embarcação de Madeira

O banco de dados de embarcações de madeira foi constituído de 37 (trinta e sete embarcações) com capacidade de passageiros variando entre 10 e 300 pax e capacidade de carga variando entre 18 t e 280 t. Esta faixa representa a grande maioria das embarcações mistas de madeira que atuam em linhas regulares da região amazônica.

Com a modelação matemática obtida através do banco de dados de embarcações de madeira pode-se chegar às dimensões principais e pesos que darão subsídios de projeto a nível preliminar, conforme é apresentado a seguir:

- Faixa de Validade do Modelo para Embarcações de Madeira

10 pax < Capacidade de passageiros < 300 pax 18 t < cap.de carga < 280 t 19 m < comprimento < 33 m 4 m < boca < 7,5 m 0,8 m < calado < 2,60 m 1,20 m < pontal < 3,15 m 0,40 < coeficiente de bloco < 0,65

- Determinação da Capacidade de Carga em Função da Capacidade de Passageiros

No gráfico da figura 3 buscou-se relacionar a capacidade de carga com a capacidade de passageiros desejada, uma vez que o principal requisito do armador para o tipo da embarcação em estudo é a capacidade de passageiros. Com a determinação do número de passageiros para uma embarcação, automaticamente esta disponibiliza uma capacidade de carga no casco, em função das formas geométricas que a mesma deve possuir para garantir a flutuabilidade e estabilidade. Sendo este um parâmetro determinante para o processo de concepção preliminar da embarcação; Equação 29.

Figura 3: Capacidade de carga em função da capacidade de passageiros

- Determinação do Deslocamento em Função da Capacidade de Carga

A Figura 4 apresenta a relação entre a capacidade de carga e o deslocamento total da embarcação. Observa-se que existe uma ótima correlação entre os dois parâmetros analisados (94%), o que mostra a boa aplicabilidade da expressão encontrada para o cálculo do deslocamento total da embarcação a partir do requisito do armador, que geralmente é a capacidade de carga para o caso das embarcações que atuam no seguimento de transporte misto na região (carga e passageiros); Equação 30. y = 0,494x + 29,727 R² = 0,7326 0,000 50,000 100,000 150,000 200,000 250,000 0 50 100 150 200 250 300 350 Cap aci d ad e d e ca rga (t) Capacidade de passageiros

Figura 4: Deslocamento em função da Capacidade de carga

- Determinação do Comprimento em Função do Deslocamento

Para a determinação do comprimento da embarcação mantendo a sequência de projeto relacionou-se o mesmo com o deslocamento total obtendo-se a Equação 31, que apresentou uma correlação de 79%.

Figura 5: Comprimento em função do deslocamento total

- Determinação da Boca em Função do Comprimento

Para a determinação da boca da embarcação relacionou-se a mesma com o comprimento total obtendo-se a Equação 32, que apresentou uma correlação de aproximadamente 84%. y = 1,4138 x + 26,426 R² = 0,9419 0 100 200 300 400 500 0 50 100 150 200 250 300 De sl oca m en to to ta l (t) Capacidade de carga (t) y = 0,0407x + 18,841 R² = 0,7879 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 100 200 300 400 500 Com p ri m en to (m ) Deslocamento total (m)

Onde:

- Comprimento (m).

Figura 6: Boca em função do comprimento

- Determinação do Calado em Função da Boca

Para a determinação do calado da embarcação relacionou-se o mesmo com a boca obtendo-se a Equação 33, que apresentou uma correlação de 51%. Esta correlação foi baixa em virtude do calado depender dos coeficientes de forma, ou seja, embarcações de formas mais “cheias” poderão ter calados menores do que embarcações mais esbeltas. Como primeira aproximação pode-se aceitar o calado obtido através da expressão para depois recalculá-lo variando o coeficiente de bloco do casco que representa a relação entre o volume submerso sobre o produto do comprimento pela boca e pelo calado; Equação 34.

( ₎ Onde: B = Boca (m). y = 0,2116x + 0,4753 R² = 0,8356 3 4 5 6 7 8 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 Boca (m ) Comprimento (m)

Figura 7: Calado em função da boca

Outra alternativa encontrada para o cálculo do calado, foi relacioná-lo com o deslocamento total. Este alternativa se mostrou bem mais adequada, pois o calado está diretamente relacionado com o deslocamento total da embarcação. A correlação entre as duas variáveis apresentou um índice muito bom (80%) para a seguinte expressão sendo esta, a adotada no modelo; Equação 35.

Figure 8: Calado em função do deslocamento total

- Determinação do Pontal e Borda Livre em Função do Calado

Para a determinação do pontal da embarcação relacionou-se a mesma com o calado obtendo-se a Equação 36, que apresentou uma boa correlação de 87%. y = 0,1075x2 - 0,9452x + 3,4826 R² = 0,5151 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 4 5 6 7 8 Cal ad o (m) Boca (m) y = 0,6149ln(x) - 1,2762 R² = 0,801 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 0 100 200 300 400 500 Cal ad o (m) Deslocamento total (t)

Figura 9: Pontal em função calado

A borda livre _{pode ser obtida pela diferença entre o pontal e o calado} ; Equação 37.

Para efeitos de análise estatística observa-se que quando são analisadas as dimensões principais (comprimento, boca e calado) em função do deslocamento total os coeficientes de correlação das variáveis, de maneira geral, apresentam índices bem satisfatórios; Figura 10.

Figura 10: Dimensões principais em função do deslocamento

y = 1,0065x + 0,4661 R² = 0,8694 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 Po n ta l (m ) Calado (m) y = 0,0407x + 18,841 R² = 0,7879 y = 0.0093x + 4.3752 R2 _{= 0.7626} y = 0,0041x + 1,0913 R² = 0,7695 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 100 200 300 400 500 Di m en sõ es Pri n ci pa is (m) Deslocamento (t) Comprimento (m) Boca (m) Calado(m) Linear (Comprimento (m)) Linear (Boca (m)) Linear (Calado(m))

- Determinação do Peso Leve em Função das Dimensões Principais

Para determinação do peso leve utilizou-se os dados obtidos do banco de dados (cedidos pela Capitania dos Portos) onde se relacionou o produto das dimensões principais (comprimento, boca e pontal) com o peso leve obtendo uma boa correlação (81%), Equação 38.

( ₎

Onde:

L = Comprimento (m); B = Boca (m);

D = Pontal.

O gráfico representativo da amostra pode ser visualizado na Figura 11:

Figura 11: Peso leve em função do número cúbico (comprimento x boca x pontal/100)

- Determinação do Peso das Instalações Propulsoras

Para determinação do peso das instalações propulsoras _{utilizou-se dos} dados obtidos do catálogo de fabricantes de motores e caixas reversoras. O peso do eixo e hélices foi acrescido ao peso dos motores e propulsores; Equação 39.

y = 12,362x + 6,8475 R² = 0,8145 0 20 40 60 80 100 120 0 2 4 6 8 Pes o Lev e (t)

Figura 12: Peso das instalações propulsoras em função da potência instalada

- Estimativa do Valor de Construção da Embarcação - Valor do Motor com Reversor (Vmot)

Para a estimativa do preço do motor utilizou-se de uma tabela de valores de motores com reversor da MTU, com o universo de potência variando entre 9,5 HP a 3155 HP, obteve-se uma ótima correlação (95%) entre as variáveis, potência x preço do motor com reversor; Equação 40.

Figura 13: Preço do motor com reversor em função da potência

- Estimativa de Potência

Van Oortmerssen: Small Ships

Para a estimativa da resistência ao avanço e potência das embarcações fez- se uma análise, baseado nos estudos de Moraes e Wilson (2013), para identificar o

método que mais se adequa aos objetivos da pesquisa. Conforme a Figura 14 observa-se que o método proposto por Van Oortmerssen (1971), apesar de ter sido desenvolvido a praticamente quatro décadas, se mostrou de boa aplicabilidade quando comparado a métodos mais atuais, para a faixa de velocidade entre 8 e 13 nós e para o tipo das embarcações em estudo. Conforme estudo citado, a avaliação dos métodos foi validada com comparação dos resultados obtidos no tanque de reboque para embarcação de comprimento até 36 m. Os métodos estudados foram: Ortmerssen, NPL, Wolfson, Shipflow e o Towing Tank (tanque de reboque).

Figura 14: Resultados de EHP para diferentes métodos de estimativa de potência

O método de Van Oortmerssen (Anexo I) foi desenvolvido baseado em regressões estatísticas para a estimativa da resistência ao avanço de pequenas embarcações como: rebocadores, embarcações pesqueiras, traineiras, de comprimento variando entre 15 m e 75 m.

O objetivo foi de criar equações com boa precisão para a estimativa proposta. O método foi criado com base em um banco de dados de 970 embarcações testadas no Netherlands Ship Model Basin (NSMB), atualmente Maritime Research Institute of the Netherlands (MARIN). 0 200 400 600 800 1000 1200 7 9 11 13 15 17 EH P (K W) Velocidade (nós) EHP (Oortmerssen) EHP (Towing Tank) EHP (Shipflow) EHP (NPL) EHP (Wolfson)

- Custo de Construção em Madeira

CMD - Custo do material direto Este item abrange:

 Madeira  Prego  Parafuso  Tintas  Calafeto

 Acessórios de casco e convés  Impostos

Onde:

- Preço da madeira (R$/t) = 900,00 R$/m3_;

- Preço do prego galvanizado (R$/kg) = 15,00 R$/Kg; - Preço do parafuso galvanizado (R$/kg) = 20,00 R$/Kg; - Preço do galão de tinta (R$/gal) = 45,00 R$/gal;

- Preço do calafeto colocado (R$/t) = 410 R$/t.

O peso da madeira empregada na construção da embarcação foi obtido pela diferença entre o peso leve total menos o peso das instalações propulsoras _.

Considerações:

Considerou-se 5% de margem para construção de acessórios e 30% de perdas: 1,35 x Pmad.

A. Coeficiente de utilização da madeira (m3/t) = 0,8 B. Coeficiente de utilização do prego (kg/t) = 14,0 C. Coeficiente de utilização do parafuso (kg/t) = 6,0 D. Coeficiente de utilização de calafeto (kg/t) = 1,1

E. Coeficiente de utilização de tintas (gal/t) = 3,0

- Custo com Mão-de-Obra -

Este custo compreende o custo com os salários e encargos dos operários envolvidos na construção da embarcação. Observa-se que apesar dos estaleiros de construção informal de barcos de madeira não pagarem os encargos sociais as pessoas que trabalham com a construção naval em madeira o valor da hora trabalhada é paga como se fosse com encargos, pois os carpinteiros navais fazem questão de trabalhar na informalidade. O motivo levantado é que a maioria deles possui várias famílias e não podem registrar seus ganhos por questões de pensão alimentícia. Deste modo, adotou-se o cálculo do valor da hora trabalhada como se fosse com o recolhimento de encargos: Equação 42.

Onde:

- Custo do homem/hora; - Número de homem/hora.

Para estaleiro de baixa produtividade podemos quantificar o _{através da} Equação 43:

= Peso da madeira mais perda de 15%

Para cálculo do custo com homem hora utiliza-se o valor do salário mínimo vigente mais encargos de 125%. Conforme pesquisa de campo verificou-se que o salário mensal do carpinteiro naval está em média equivalente a 6 (seis) salários mínimos. Deste modo, pode-se obter o valor do _{médio para os serviços de} carpintaria naval da seguinte maneira; Equação 44.

- Custo Indireto -

Abrange todos aqueles custos que não podem ser alocados diretamente a uma determinada obra, tais como: despesas de mão-de-obra em nível de chefia e supervisão de produção (encargos, contramestre, mestres, técnicos de nível médio e engenheiro de campo, ordenados e salários da administração, depreciação e amortizações, conservação e manutenção, seguros (exceto da embarcação), energia elétrica e outras despesas rateáveis entre obras em andamento).

Este custo será considerado como um percentual dos custos diretos (material e mão-de-obra). Será adotado um valor de 30 %; Equação 45.

Em um mercado de livre concorrência, os valores do lucro são determinados considerando-se fatores, tais como: condições de mercado, competição, oferta e demanda de determinado tipo de embarcação, etc. Porém, é comum no Brasil, estabelecer o lucro como sendo um percentual da soma dos demais itens de custo. O valor adotado será de 10%; equação 46.

Finalmente, o preço estimado da embarcação nova será composto a partir dos custos diretos (material e mão-de-obra), custos indiretos, lucro do estaleiro e valor do motor; Equação 47.

- Valor dos Equipamentos Auxiliares

Este item inclui equipamentos como: Sistemas elétricos (grupo gerador); Equação 48.

Onde:

- Valor do casco e superestrutura;

- Valor dos Acabamentos

Este item compreende: Revestimentos, isolamento, caixilhos, vidros, portas, mobiliário, aparelhos de cozinha, etc. Equação 49.

Onde:

- Valor do casco e superestrutura; - Coeficiente de acabamento: 0,22.